(57)【要約】【課題】ファラデーシールドによるパーティクル発生を防止するプラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】真空処理室内に第１電極１０７と第２電極１０８と第３電極１０６を備え、半導体ウエハＷを所望のエッチング処理を行った後、第２電極１０８に接続してあるスイッチ１１６を切断し、所定の高周波電力を第１電極１０７に印加され、真空容器１０１内にプラズマを発生させる。その結果、第１電極１０７に印加された高周波電力が第３電極に分配されないため、プラズマ中のイオンを誘電体１０４に引き込まず誘電体をエッチングされない。その結果、パーティクル発生を防止することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室と、前記真空処理室内に配置され被処理体を載置する第１の電極と、前記真空処理室内にガスを導入しながら排気するガス導排気手段と、前記第１の電極と対向して設けられた誘電体と、前記誘電体上に設置された第２の電極と、前記第１及び第２の電極の夫々に高周波電力を印加する第１及び第２の高周波電源とで構成されるプラズマ処理装置であって、
前記誘電体と前記第２の電極との間に第３の電極を備え、前記第３の電極と接地点との間に少なくとも１つのコンデンサーとコイルで構成される整合器を有し、前記第３の電極は前記誘電体の直上に配置されると共に、電力を制御できる電力モニターに接続されること
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記電力モニターは出力値を一定に加減制御またはゼロにすることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記誘電体は、前記真空処理室と接する箇所のみブラスト処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置、特に半導体製造工程における微細なパターンを形成するのに好適なプラズマ処理装置に関するもので、特に真空容器内に付着した反応生成物の除去するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、従来よりプラズマによるドライエッチングやスパッタリング法などの処理が広く用いられている。この処理は、真空容器内に導入されたプロセスガスをプラズマ発生手段によりプラズマ化し、被処理体を反応させて微細な孔や溝などの加工あるいは成膜などの処理を行うとともに、被処理体の反応生成物を排気することにより所定の処理を行うものである。
【０００３】
このプラズマ処理装置において、ＦＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などで使用されつつある不揮発性の材料をエッチング処理した場合、反応生成物の融点が高いためエッチングされにくい。また、エッチング後の反応生成物の蒸気圧が低く真空容器内壁への付着係数が高いため、数枚〜数百枚の試料を処理することにより真空容器内壁が堆積物によって覆われ、後に剥がれ落ちることによってパーティクル多発の原因になっている。また、堆積物によって誘導アンテナと反応容器内プラズマとの結合状態が変わり、エッチング速度や均一性，エッチング垂直性，エッチング側壁へのサイドウオール付着状況等の経時変化を引き起こし、装置の洗浄を頻繁に行わなければならないという問題が生じる。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、特許文献１には、以下の提案がされている。図１は、特許文献１に記載された従来のプラズマ処理装置を示すものである。
【０００５】
図１において、プラズマ生成部を形成する真空容器２に処理ガスを供給し、前記真空容器２の外周に設けられ高周波電力を印加可能なアンテナ１及びファラデーシールド８を用いてプラズマ６を生成し処理を行うプラズマ処理方法において、前記ファラデーシールド８に少なくとも５００Ｖ以上の電圧を印加し、前記真空容器２内に設けられ被エッチング材料が不揮発性材料である試料１２をエッチングする。
【特許文献１】特開２００３―２４３３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、被処理体を処理していないときにプラズマを発生させ、ファラデーシールドに電力を供給すると誘電体にプラズマ中のイオンが引き込まれ、誘電体がエッチング処理させることでパーティクルが発生し、歩留まりが低下するという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ファラデーシールドを誘導アンテナとプラズマの間にファラデーシールドを設けたプラズマ処理装置において、供給される電力を制御し、誘電体から発生するパーティクル発生を防止することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願のプラズマ処理装置は、真空処理室と、前記真空処理室内に配置され被処理体を載置する第１の電極と、前記真空処理室内にガスを導入しながら排気するガス導排気手段と、前記第１の電極と対向して設けられた誘電体と、前記誘電体上に設置された第２の電極と、前記第１及び第２の電極の夫々に高周波電力を印加する第１及び第２の高周波電源とで構成されるプラズマ処理装置であって、前記誘電体と前記第２の電極との間に第３の電極を備え、前記第３の電極と接地点との間に少なくとも１つのコンデンサーとコイルで構成される整合器を有し、前記第３の電極は前記誘電体の直上に配置されると共に、電力を制御できる電力モニターに接続されることを特徴とするものである。本構成によって、クリーニングせずに連続して被処理体を処理することができる。
【０００９】
このとき、前記電力モニターは出力値を一定に加減制御またはゼロにすると好適である。
【００１０】
更に、好適には前記誘電体は、前記真空処理室と接する箇所のみブラスト処理が施されていると良い。
【００１１】
本構成によって、誘電体に付着するファラデーシールドでは除去できない反応生成物の剥がれを防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明のプラズマ処理装置によれば、ファラデーシールドに供給される電力を制御することで、被処理体を処理していないときにプラズマを発生させた場合に誘電体にイオンを引き込まないため、誘電体から発生するパーティクルを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した一実施形態に係る概略断面図である。
【００１５】
エッチング装置１００は、アルミニウム等の導電性材料からなり内部を真空保持することが可能な真空容器１０１を備えている。この真空容器１０１は、インナチャンバ１０２、スペーサチャンバ１０３と誘電体１０４とで構成され、インナチャンバ１０２、スペーサチャンバ１０３と誘電体１０４が取り外し可能である。また、上に示すように真空容器１０１と、インナチャンバ１０２、スペーサチャンバ１０３はアルミ部材に表面を酸化処理したアルマイトが被覆されており、エッチングによる悪影響等を防止するようにしている。真空容器１０１内底部には支柱１０５を介して下部電極を構成する第３電極１０６が配置されている。また、真空容器１０１の天壁には誘電体１０４を介して第１電極１０７が第３電極１０６に対向するように設けられている。更に、誘電体１０４と第１電極１０７との間に第２電極１０８が設けられている。
【００１６】
第３電極１０６は、セラミック等の誘電性部材からなり、その上面に被処理体である半導体ウエハＷが載置される。第３電極１０６内には、温度調節機構（図示せず）が設けられており、これにより第３電極１０６に載置された半導体ウエハＷを所望の温度に制御可能となっている。第３電極１０６の半導体ウエハＷの載置面には静電チャック（図示せず）が配置されており、これにより半導体ウエハＷが静電吸着され、第３電極１０６上に所望の状態で保持される。
【００１７】
インナチャンバ１０２とスペーサチャンバ１０３の間にあるガス導入口１０９にはガス供給装置１１０が接続されており、ガス導入口を介して第３電極１０６上の半導体ウエハＷの表面に向けて均一に吐出される。
【００１８】
真空容器１０１の底部には調圧弁１１１が設置され、排気口１１２が接続されており、この排気口１１２は排気機構１１３に接続されている。したがって、排気機構１１３を作動されることにより、真空容器１０１が排気され、調圧弁１１１で調節することにより、その中が所定の減圧雰囲気に維持可能となっている。
【００１９】
第１電極１０７にはマッチング回路１１４を介して第１電極用高周波電源１１５が接続されている。一方、第２電極１０８には１つのスイッチ１１６と１つコイル１１７と１つのコンデンサー１１８から成る回路に接続されている。更には、下部電極である第３電極１０６にはマッチング回路１１９を介して第３電極用高周波電源１２０が接続されている。
【００２０】
そして、所定の高周波電力が第１電極用高周波電源１１５からマッチング回路１１４を介して第１電極１０７に印加され、その結果、真空容器１０１内に導入されたプロセスガスが解離してプラズマ化する。同時に、所定の高周波電力が第３電極用高周波電源１２０からマッチング回路１１９を介して第３電極１０６に印加され、生成したプラズマを半導体ウエハＷに引き込み所定のエッチング処理が施される。
【００２１】
更に、第１電極から供給された電力が第２電極１０８に伝わりコンデンサー１１８の容量を調整することで第２電極に印加される電力を制御して容量結合型のプラズマが発生する。その結果、第１電極１０７によりプラズマ化されたガスによってプロセスガスのプラズマによるエッチング反応によって生じた反応生成物が誘電体１０４の真空容器側に付着することを防止する機能を有している。第２電極１０８にはＶｐｐモニター１２１を接続してあり、プラズマ状態の変動、誘電体１０４の厚みの変動、半導体ウエハＷの種類の違いによりコンデンサー１１８の容量を一定にした場合、第２電極１０８に印加される供給される電力が変動するため、Ｖｐｐモニター１２１の出力値を設定された値に制御するようにコンデンサー１１８の容量を制御する。誘電体１０４とスペーサチャンバとが接触する箇所に誘電体１０４のブラスト処理を施しており、第２電極１０８が誘電体１０４に引き込んだイオンでは除去できない誘電体上の反応生成物の剥がれを防止する。
【００２２】
半導体ウエハＷを所望のエッチング処理を行った後、第３電極１０６と半導体ウエハＷの静電吸着を解除し、第２電極１０８に接続してあるスイッチ１１６を切断し、所定の高周波電力を第１電極１０７に印加され、真空容器１０１内にプラズマを発生させる。その結果、静電吸着により半導体ウエハＷに帯電した電荷がプラズマにより除去されるため、半導体ウエハＷと第３電極１０６との間に帯電による残留吸着が防止され、安全に半導体ウエハＷを回収することができる。
【００２３】
また、スイッチ１１６を切断することで、第１電極１０７に印加された高周波電力が第３電極に分配されないため、プラズマ中のイオンを誘電体１０４に引き込まず誘電体をエッチングしないため、パーティクル発生を防止することができる。
【００２４】
誘電体１０４の直径は、例えば４６０ｍｍであり、第２電極１０８の直径は、例えば４６０ｍｍである。
【００２５】
第１電極１０７に印加される高周波電力の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ〜１００ＭＨｚである。
【００２６】
第３電極１０６に印加される高周波電力の周波数は、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚである。
【００２７】
以上のプラズマ処理装置についてプラズマによるパーティクル発生を測定した。半導体ウエハＷにエッチング処理を施し、残留吸着を除去する工程でスイッチ１２１を切断せずに第１電極１０７に所望の高周波電力を印加してプラズマを発生させる場合とスイッチ本発明であるスイッチ１２１を切断して第１電極１０７に所望の高周波電力を印加してプラズマを発生させる場合のパーティクル量を調べた。また、半導体ウエハＷをエッチング処理を施し、残留吸着を除去する工程でスイッチ１２１を切断せずに第１電極１０７に所望の高周波電力を印加してプラズマを発生させるときに発生するパーティクルの組成分析を行った。
【００２８】
半導体ウエハとして８インチのシリコンウエハを用い、これにプラズマエッチングを行った。エッチング条件は、プラズマ生成ガスに  Ａｒ，Ｃｌ2を用い、第１電極の高周波の周波数は１３．５６ＭＨｚ、その電力が１５００Ｗ、第３電極の高周波の周波数は４００ｋＨｚ、その電力が４００Ｗである。このエッチングプロセスをウエハ１枚当たりに１分間行い、ウエハ上のパーティクルの大きさと個数及び成分を調べた。その結果を図３及び表１に示す。
【００２９】
【表１】
2007324154.tif 000003
【００３０】
第１電極１０７に所望の高周波電力を印加してプラズマを発生させる場合のパーティクルの大きさ及び個数はパーティクルカウンタ、成分分析は走査型オージェ電子分光装置により測定した。パーティクルカウンタはウエハ表面にＳ偏光レーザを照射し、異物からの散乱光を検出することにより、パーティクルの大きさ及び個数を調べることができる装置である。表中、ウエハ上に０．２０μｍ以上のパーティクルが２５個以上存在するものは「×」で示し、２５個以上存在しないものは「○」で示した。
【００３１】
走査型オージェ電子分光装置は、ウエハ表面上のパーティクルに電子線を照射して放出される電子エネルギーを検出することにより、パーティクルの組成分析をできる装置である。
【００３２】
表１及び表２から明らかなように、本実施の形態のプラズマ処理装置は比較例とは異なり、ウエハ上に０．２０μｍ以上のパーティクルが２５個より少なく、発生するパーティクルの組成はＳｉＯ2によるもので誘電体１０４から発生していることがわかる。これにより、本実施の形態のプラズマ処理装置はパーティクルが発生しないため、半導体ウエハＷの歩留まりを向上できると言える。
【００３３】
以上述べた本説明の好適な実施の形態において説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態においては、１０４に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のプラズマ処理装置は、ファラデーシールドを用いた場合にパーティクルを防ぐことを有し、プラズマＣＶＤに成膜処理等の他のプラズマ処理の用途にも適用できる。また、被処理体として半導体ウエハを用いた例について示したが、これに限らず液晶表示装置用ガラス基板等、他の被処理体を処理する場合であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のプラズマ処理装置の概略断面図
【図２】本発明のプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した一実施形態に係る概略断面図
【図３】本発明のプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した一実施形態に係るウエハ上のパーティクルの大きさ及び成分を示す図
【符号の説明】
【００３６】
１０１  真空容器
１０４  誘電体
１０６  第３電極
１０７  第１電極
１０８  第２電極
１０９  ガス導入口
１１２  排気口
１１４  マッチング回路
１１５  第１電極用高周波電源
１１７  コイル
１１８  コンデンサー（可変）
１１９  マッチング回路
１２０  第３電極用高周波電源
１２１  Ｖｐｐモニター
１２３  接地点
【図１】
2007324154.tif 000004
【図２】
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【図３】
2007324154.tif 000006